【志鸿优化设计】（安徽专用）高考物理一轮复习 第六章 静电场第三节电容器 带电粒子在电场中的运动(一)课时作业（含解析）.docVIP

课时作业21电容器带电粒子在电场中的运动一、单项选择题1.(2012淮北模拟)如图所示，水平放置的三块带孔的平行金属板与一个直流电源相连，一个带正电的液滴从a板上方m点处由静止释放，不计空气阻力，设液滴电荷量不变，从释放到到达b板小孔处为过程，在bc之间运动为过程，则( )a液滴一定不能从c板小孔中穿出b过程中一定是重力势能向电势能和动能转化c过程和过程系统机械能变化量大小相等d过程中一定是重力势能向电势能和动能转化2(2013合肥段考)如图所示，竖直放置的两块正对的平行金属板a、b与电源直接相连，在ab之间的p点固定一电荷量为q的正电荷。现保持电源始终接通，把a板缓慢向左平移一段距离，则( )a电荷q的电势能变小b电荷q受到的电场力变大ca、b板所带电荷量变大da、b板的电势差变小3(2012浙江杭州模拟)如图所示，长为l、倾角为的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中。一电荷量为q，质量为m的小球，以初速度v0由斜面底端的m点沿斜面上滑，到达斜面顶端n的速度仍为v0，则( )a电场强度等于b电场强度等于cm、n两点的电势差为d小球在n点的电势能大于在m点的电势能4a、b、c三个粒子由同一点同时垂直电场强度方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，下列说法不正确的是( )a在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上bb和c同时飞离电场c进入电场，c的速度最大，a的速度最小d它们的动能的增量，c的最小，a和b的一样大5静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小。如图所示，a、b是平行板电容器的两个金属板，g为静电计。开始时开关s闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是( )a断开开关s后，将a、b分开些b保持开关s闭合，将a、b两极板分开些c保持开关s闭合，将a、b两极板靠近些d保持开关s闭合，将滑动变阻器滑动触头向右移动6(2012山东济宁模拟)如图，a板的电势ua0，b板的电势ub随时间的变化规律如图所示。电子只受电场力的作用，且初速度为零(设两板间距足够大)，则下列说法错误的是( )a若电子是在t0时刻进入的，它将一直向b板运动b若电子是在t0时刻进入的，它将时而向b板运动，时而向a板运动，最后打在b板上c若电子是在tt/8时刻进入的，它将时而向b板运动，时而向a板运动，最后打在b板上d若电子是在tt/4时刻进入的，它将时而向b板运动，时而向a板运动7如图所示，平行板电容器a、b间有一带电油滴p正好静止在极板正中间，现将b极板匀速向下移动到虚线位置，其他条件不变，则在b极板移动的过程中( )a油滴将向下做匀加速运动b电流计中电流由b流向ac油滴运动的加速度逐渐变小d极板带的电荷量减少8在空间中水平面mn的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由mn上方的a点以一定初速度水平抛出，从b点进入电场，到达c点时速度方向恰好水平，a、b、c三点在同一直线上，且ab2bc，如图所示。由此可见( )a电场力为3mgb小球带正电c小球从a到b与从b到c的运动时间相等d小球从a到b与从b到c的速度变化量相等二、非选择题9如图所示，竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为r，下端与光滑绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的匀强电场e中。一质量为m、带电荷量为q的物块(可视为质点)，从水平面上的a点以初速度v0水平向左运动，沿半圆形轨道恰好通过最高点c，电场强度大小e。(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功。(2)证明物块离开轨道落回水平面的水平距离与电场强度大小e无关，且为一常量。10(2012大纲全国高考)如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于o点。现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为q和q，此时悬线与竖直方向的夹角为。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。11示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上。设加速电压u11 640 v，偏转极板长为4 cm，偏转板间距d1 cm，当电子加速后从两偏转板的中央沿板平行方向进入偏转电场。(1)偏转电压为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离b20 cm，则电子束最大偏转距离为多少？(3)电子离开偏转电场时的偏转量h和偏转电压u2的比叫做示波器的灵敏度，分析说明可采用哪些方法提高示波器的灵敏度。参考答案1c解析：油滴通过a、b极板电场力做正功，电势能减少，过程重力做正功，重力势能减少，减少的电势能和重力势能都转化为动能，b错误；油滴在a、b极板间电场力做的正功为qu，油滴在b、c极板间电场力做的负功为qu，穿过整个极板过程中电场力做功总和为零，而从m点到c极板重力一直对油滴做正功，所以油滴到达c板处动能等于从m到c板处减少的重力势能，到达c板处动能不为零，油滴一定能穿过c板小孔，a错误；过程中电场力对油滴做正功qu，油滴机械能增加，过程中电场力对油滴做负功qu，机械能减少qu，两个过程中的机械能变化大小相同，c正确；过程中重力做正功，电场力做负功，重力势能减少，电势能增加，如果小于电场力，重力和电场力的合力做负功，油滴的动能会减少，此时油滴减少的重力势能和动能都转化为电势能，d错。2a解析：电源接通后两极板间电压保持不变，等于电源电动势，根据e，极板间距d变大，电场强度e变小，电荷所受电场力变小，b错误，p和b板的电势差upbe，p、b间距不变，p、b间电压减小，p点的电势就减小，电荷q在p点的电势能epqp；极板间距变大，电容器电容变小，电压不变，电容器带电量qcu变小，d错误。3a4.b5.a解析：开关s闭合时，静电计显示的是电源两极间的电势差，张角保持不变，b、c、d错误；当开关s断开时，静电计显示的是平行板电容器两极板间的电势差，s断开后，平行板电容器的带电荷量不变，将a、b分开些，d变大，e不变，两板间电势差ued增大，故指针张角变大，a正确。6b7d解析：在b板下移过程中，u不变，d增大，则e减小，油滴的加速度a，油滴向下做加速度增大的加速运动，a、c错误；d增大，电容c减小，电荷量qcu减小，电容器放电，电荷量减少，电流由a流向b，故b错误，d正确。6c解析：根据动能定理知，当带电粒子刚好从板间飞出时，qu1mv2，再由t和yat22，得yd，解得，故c正确。7a解析：因粒子重力不计，粒子沿竖直方向做匀速直线运动，沿水平方向，在电场中向左偏转，说明粒子带正电，a正确。对hd的粒子，由xpt。可知，粒子射入电场后到y轴的时间t0均相同，电场力做功w电eqxp也相同，故b、c均错误。对hd的粒子，h越大的粒子，其初速度越大，在电场区域偏转的位移越小，电场力做功也越小，故d错误。8abc解析：(1)当它从bc边中点垂直该边以水平初速度v0进入电场时，由动能定理得：qelekmv即ekqelmv。(2)当它从ab边中点垂直该边进入，则可能沿ad边射出，也可能沿cd边射出。若从ad边射出，则ekmv，即ekmv，则选项b正确；若从cd边射出，设射出点与射入点沿电场强度方向的距离为x,0x，则qexekmv，得mvekmv。(3)若它从ad边中点垂直该边进入电场，则先做匀减速运动。若qelmv，则到达bc边时速度为零，故选项a正确；若qelmv，则未出电场区，之后做反向匀加速运动，返回ad边时，动能仍为mv，故选项c正确。若qelmv，则到达bc边动能ekmvqel。故答案为a、b、c。9答案：(1)1 s(2)(1 m,1 m)(3)2.5105 j解析：(1)粒子沿x轴负方向做匀加速运动，加速度为aeqmaxat2沿y轴正方向做匀速运动yv0tx2y2r2解得t1 s。(2)粒子射出电场边界的位置坐标为x1at21 m，y1v0t1 m。(3)出射时的动能由动能定理得eq|x1|ekmv代入解得ek2.5105 j。8a解析：小球在水平方向上一直做匀速直线运动，由于ab2bc，则xab2xbc，根据xv0t得：tab2tbc，c错误；竖直方向上小球先做匀加速再做匀减速，小球带负电，b错误；hab2hbc，hat2，aabg，则abc2g，而abc，所以f电3mg，a正确；小球速度的变化量只在竖直方向上，ab过程中速度的变化量v1gtab，bc过程中速度的变化量v2abctbc2gtbcgtab，两者方向不同，d错误。9答案：(1)mv(qemg)r(2)见解析解析：(1)设物块在c点的速度为vc，在由ac的过程中，根据动能定理得：wfmg2rqe2rmvmv物块恰好通过最高点时有mgqe联立解得：wfmv(qemg)r(2)物块离开轨道后做平抛运动，竖直方向上，2rat2，a水平方向上xvct联立得x2r。10答案：2q解析：设电容器电容为c。第一次充电后两极板之间的电压为u两极板之间电场的电场强度为e式中d为两极板间的距离。按题意，当小球偏转角1时，小球处于平衡位置。设小球质量为m，所带电荷量为q，则有tcos 1mgtsin 1qe式中t为此时悬线的张力。联立式得tan 1设第二次充电使正极板上增加的电荷量为q，此时小球偏转角2，则tan 2联立式得代入数据解得q2q。1